四川王山-抓口寺滑坡成因機(jī)制及滑動(dòng)過(guò)程分析

李俊峰，陳紅旗，劉紅巖

(1. 中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院，北京 100081；2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)工程技術(shù)學(xué)院，北京 100083；3.西藏大學(xué)工學(xué)院，西藏 拉薩 850000)

0 引言

2011年8月26日，位于峨眉山市九里鎮(zhèn)興陽(yáng)村九沙河右岸“王山-抓口寺”不穩(wěn)定斜坡因連續(xù)降雨發(fā)生滑動(dòng)破壞，滑坡體總體積約5.0×106m3[1]。近年來(lái)該斜坡一直處于不穩(wěn)定狀態(tài)，2015年6月14日，該滑坡再次啟動(dòng)，27戶共52人安全受到威脅，滑體前緣沖進(jìn)九沙河，形成厚度達(dá)50 m左右的堰塞壩體，汛期對(duì)下游存在重大安全隱患[2]。該滑坡前后兩次避險(xiǎn)成功得益于排查及時(shí)、預(yù)案完備、應(yīng)急響應(yīng)和處置及時(shí)，災(zāi)害隱患點(diǎn)的早期發(fā)現(xiàn)和跟蹤監(jiān)測(cè)發(fā)揮重要作用。應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)說(shuō)明，滑坡運(yùn)動(dòng)機(jī)制分析，以及綜合利用數(shù)值模擬手段驗(yàn)證概念模型的準(zhǔn)確性和災(zāi)害發(fā)生過(guò)程的反演和預(yù)測(cè)有利于科學(xué)防災(zāi)減災(zāi)行動(dòng)，有助于減少人民生命財(cái)產(chǎn)的損失。

滑坡工程地質(zhì)問(wèn)題強(qiáng)調(diào)以地質(zhì)力學(xué)的觀點(diǎn)、自然歷史的觀點(diǎn)從災(zāi)害成因分析、發(fā)展過(guò)程推演和力學(xué)機(jī)制分析定性認(rèn)識(shí)災(zāi)害體現(xiàn)狀和掌握或預(yù)測(cè)變形體發(fā)展趨勢(shì)，最終達(dá)到對(duì)不穩(wěn)定斜坡的定量評(píng)價(jià)[3]。長(zhǎng)期以來(lái)，公路邊坡問(wèn)題、庫(kù)岸邊坡問(wèn)題以及工民建人工切坡問(wèn)題引發(fā)崩滑流突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害接連不斷，利用數(shù)值模擬技術(shù)進(jìn)行穩(wěn)定性分析[4-8]、參數(shù)敏感性分析[9-11]和滑動(dòng)過(guò)程推演[12-15]是滑坡問(wèn)題研究的重要方向。滑坡穩(wěn)定性分析和滑動(dòng)過(guò)程模擬依然是滑坡災(zāi)害反演和預(yù)測(cè)的重難點(diǎn)問(wèn)題，其中依然存在大部分?jǐn)?shù)值方法并不能將真實(shí)時(shí)間和數(shù)米級(jí)以上的大變形分析統(tǒng)一的不足。

非連續(xù)大變形分析(Discontinuous Deformation Analysis, DDA)是由美籍華人石根華博士提出的一種非連續(xù)介質(zhì)數(shù)值方法，其對(duì)力學(xué)現(xiàn)象的數(shù)學(xué)和數(shù)值描述與塊體真實(shí)運(yùn)動(dòng)相一致，模擬過(guò)程非常接近實(shí)際，且兼有真實(shí)時(shí)間變量和大變形問(wèn)題處理的優(yōu)勢(shì)，是一種可靠的純動(dòng)力學(xué)方法，滿足研究滑坡穩(wěn)定性和滑坡全過(guò)程特征的要求[16]。本文首先通過(guò)野外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、非接觸式量測(cè)等手段對(duì)王山-抓口寺滑坡形成機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)的分析；然后采用DDA方法對(duì)滑體進(jìn)行穩(wěn)定性及滑坡滑動(dòng)過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的模擬，揭示了滑坡滑動(dòng)過(guò)程及機(jī)理，加深了對(duì)災(zāi)害發(fā)生原因和過(guò)程的理解，有助于防災(zāi)減災(zāi)的科學(xué)決策。

1 滑坡現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與機(jī)制分析

1.1 滑坡地質(zhì)條件調(diào)查

滑坡區(qū)域內(nèi)地下水按含水層性質(zhì)及埋藏條件，分為第四系松散地層中的孔隙潛水和基巖裂隙水兩大類型：

(1)松散地層孔隙潛水：主要賦存于斜坡崩殘坡積層孔隙中，為孔隙潛水，其結(jié)構(gòu)松散，地層的透水性好，不利于地下水的富集，地下水貧乏。地下水主要受大氣降水的補(bǔ)給，隨季節(jié)變化幅度較大，部分入滲下部基巖，沿斜坡地形低洼處排泄，匯入沖溝。

(2)基巖裂隙水：主要賦存于二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖組裂隙中，地下水不易賦存。根據(jù)調(diào)查玄武巖柱狀裂隙發(fā)育，節(jié)理裂隙連通性好，在陡崖和斜坡山脊地帶，上覆土層較薄，基巖部分段直接出露，大氣降水和地表水通過(guò)近似垂直的裂隙直接入滲，沿貫通裂隙徑流或儲(chǔ)藏于裂隙中，部分以泉的形式從結(jié)構(gòu)面或在低洼地段溢出，導(dǎo)致部分沖溝段斷流。

1.2 滑坡變形特征調(diào)查

圖1 王山-抓口寺滑坡工程地質(zhì)平面圖[2]Fig. 1 Engineering geological drawing of Wangshan-zhuakousi Landslide

王山-抓口寺滑坡位于九沙河右岸(圖1)，屬構(gòu)造剝蝕中低山斜坡地貌，山體總呈東西向展布，地勢(shì)南高北低。滑坡整體呈“箕”形(圖2)，具有順向坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)，坡縱向前緩后陡，坡度約26°，坡向330°，滑坡豎向高程區(qū)間在530～815.6 m，相對(duì)高差285.6 m，中部最寬達(dá)445 m，前緣最窄為245 m，滑體最大縱長(zhǎng)710 m，面積30×104m2，滑體厚度10～40 m，平均厚度20 m，滑體體積6.0×106m3左右[17]?；w二次滑動(dòng)后，滑體前緣堆積厚度約40～50 m的堆積體，堵塞九沙河，形成堰塞湖，汛期對(duì)下游存在重大安全隱患。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查滑坡后壁光面長(zhǎng)度及其他標(biāo)志物運(yùn)動(dòng)情況，推測(cè)滑坡整體滑距在40 m左右。

該滑坡2011～2015年已發(fā)生兩次滑動(dòng)，滑坡后緣及左右側(cè)邊界變形明顯?；滦纬奢^典型微地貌有：滑坡壁、滑坡臺(tái)階、左右側(cè)拉裂坎、滑坡舌(逆沖反翹)，滑體表面出現(xiàn)“馬刀樹(shù)”?；潞缶壋省叭σ巍毙?圖1和圖2)，滑坡后壁本次未發(fā)現(xiàn)明顯變形(圖3)，但后緣平臺(tái)加寬；左側(cè)以沖溝為界，出現(xiàn)拉裂坎，本次滑動(dòng)變形加劇，部分位置玄武巖基巖出露，沖溝現(xiàn)已被滑體超覆；右側(cè)邊界上部形成高陡坎，本次滑動(dòng)變形加劇，陡坎高度增加，邊界有羽狀裂縫，滑體滑舌部分向下滑動(dòng)遇北側(cè)山體堆積形成反翹鼓丘(圖4)，至原九沙河河床高度50 m左右。

圖2 滑坡滑動(dòng)后全貌[2]Fig.2 Spatial morphology of landslide

圖3 滑坡后壁Fig.3 Main scrap of landslide

圖4 滑體前部反向堆積Fig.4 Reverse accumulation of landslide toe

1.3 滑坡形成條件及機(jī)制分析

1.3.1形成條件分析

滑坡形成與發(fā)展受滑坡區(qū)地層巖性及其結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征、內(nèi)外營(yíng)力特征、氣象水文特征等多方面影響。

首先，該區(qū)出露的峨眉山玄武巖，中間含凝灰?guī)r夾層，屬軟硬相間的地層。凝灰?guī)r夾層呈薄層狀產(chǎn)出，抗風(fēng)化能力弱，遇水易軟化，遭遇地下水長(zhǎng)期浸泡極易產(chǎn)生夾層泥化現(xiàn)象，造成層間帶物理力學(xué)軟化嚴(yán)重，是控制邊坡變形及破壞方式的內(nèi)因。

其次，滑坡為順向坡，層面與坡面以小角度相交(主滑方向近SN向)。區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡(jiǎn)單，未見(jiàn)其它大的斷裂裂隙；巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，主要發(fā)育一組陡傾X節(jié)理(見(jiàn)上文)，長(zhǎng)度數(shù)十厘米到數(shù)十米不等，面多平直光滑。因此，層面與節(jié)理裂隙的不良組合是控制滑動(dòng)的關(guān)鍵，提供了邊坡變形失穩(wěn)邊界。

再者，該區(qū)受新構(gòu)造活動(dòng)影響較強(qiáng)，特別是地震作用的影響。挽近以來(lái)本區(qū)地殼強(qiáng)烈抬升，兩岸坡體急劇抬升，巖體中地應(yīng)力釋放，斜坡巖體向臨空方向回彈膨脹，引起應(yīng)力重分布和應(yīng)力集中，巖體中原生及次生結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生橫張拉裂。巖體完整性遭到較大程度的破壞，為地表水及地下水的入滲和運(yùn)移提供了良好的通道，一方面，水的楔劈力促進(jìn)了結(jié)構(gòu)面的擴(kuò)張破壞，降低巖體強(qiáng)度，地下水的靜水壓力不僅使滑面上有效法向應(yīng)力降低，從而降低了滑面抗滑力，而且切割面中的靜水壓力還增加了滑坡體的下滑力，邊坡穩(wěn)定性降低；另一方面也為凝灰?guī)r的遇水崩解提供了可能。研究區(qū)受“5·12”汶川地震活動(dòng)影響強(qiáng)烈，使得巖體產(chǎn)生松動(dòng)破裂，結(jié)構(gòu)遭到進(jìn)一步的破壞。

此外，在自重應(yīng)力場(chǎng)的長(zhǎng)期作用下，中上部淺表層巖體發(fā)生沿軟弱層(帶)的蠕滑變形，使得裂隙(包括陡傾節(jié)理)進(jìn)一步拉開(kāi)拉長(zhǎng)，節(jié)理裂隙連通性增加，風(fēng)化作用加劇，巖體結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度進(jìn)一步低，擠壓引起下部巖層向臨空方向發(fā)生隆脹變形；九沙河河水的淘蝕作用使得下部岸坡的巖體結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞，坡腳部位差異卸荷變形產(chǎn)生近水平向的剪裂隙，不僅破壞巖體的完整性，也為邊坡的最終失穩(wěn)滑落提供了剪出口。

最后，滑坡調(diào)查區(qū)降雨豐沛，且強(qiáng)降雨集中，滑坡巖體物理、化學(xué)風(fēng)化作用比較強(qiáng)烈，對(duì)巖體的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度均不利；河水位漲落變幅較大，水位反復(fù)變動(dòng)帶內(nèi)巖體強(qiáng)度低、邊坡穩(wěn)定性差。

1.3.2滑坡發(fā)生機(jī)制分析

工程地質(zhì)定性分析要求對(duì)地質(zhì)體進(jìn)行地質(zhì)過(guò)程的機(jī)制分析，是定量評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，初步判斷滑坡體演化過(guò)程(圖5)如下：

(1)斜坡演化的平衡階段(圖5(a))：斜坡演化初期，河谷下切，經(jīng)過(guò)一定的地質(zhì)構(gòu)造作用，此階段斜坡保持動(dòng)態(tài)平衡。

(2)滑坡體蠕滑拉裂階段(圖5(b))：斜坡陡傾裂隙與緩傾角結(jié)構(gòu)面組合(圖6)在坡體重力作用下發(fā)生時(shí)效變形。陡裂與緩裂的組合方式，在地形地貌上就表現(xiàn)為陡坎和階地。

(3)滑坡體加速變形階段(圖5(c))：在“5·12”強(qiáng)震作用下，巖土體破碎，有利于地表水入滲滑坡體發(fā)生滑移拉裂，后緣拉裂縫增寬，在降雨作用下滑坡局部失穩(wěn)。

(4)滑坡體快速滑動(dòng)階段(圖5(d))：汛期持續(xù)降雨，大量降水經(jīng)表層堆積物，沿玄武巖裂隙通道入滲至凝灰?guī)r上層面，凝灰?guī)r夾層相對(duì)隔水，水沿凝灰?guī)r上界面流動(dòng)，且凝灰?guī)r夾層中含蒙脫石、伊利石、高嶺土等水敏性礦物遇水軟化，導(dǎo)致凝灰?guī)r夾層強(qiáng)度急劇降低。坡腳河道流量增大，河水的浸泡、側(cè)蝕、沖刷作用強(qiáng)烈，降低了斜坡體穩(wěn)定性。雙重因素的作用下，滑坡體發(fā)生高速滑動(dòng)解體。

圖5 滑坡啟動(dòng)至滑動(dòng)解體過(guò)程演化示意圖Fig.5 Schematic drawing of the process from starting to sliding of rock slope

綜上，王山-抓口寺滑坡最終形成以后部推移為主、前部牽引為輔的“強(qiáng)降雨-入滲-巖體軟化-推拉”破壞模式，屬典型滑移-拉裂大型順層巖質(zhì)滑坡。

圖6 滑坡體陡傾裂隙和緩傾角結(jié)構(gòu)面組合Fig.6 Combination of landslide fractures and gentle dip angle plane

2 滑坡失穩(wěn)機(jī)制及滑動(dòng)過(guò)程的DDA模擬

根據(jù)上述對(duì)王山-抓口寺滑坡周邊地質(zhì)條件、滑坡體結(jié)構(gòu)特征和變形破壞機(jī)制的分析，滑體表層為碎石土，滑體中下部玄武巖巖體被近于正交的兩組節(jié)理切割破碎，滑體實(shí)際運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，離散作用明顯，為模擬實(shí)際塊體運(yùn)動(dòng)中平移、翻轉(zhuǎn)和碰撞等運(yùn)動(dòng)過(guò)程，結(jié)合非連續(xù)變形數(shù)值方法大變形和真實(shí)時(shí)間模擬的優(yōu)勢(shì)，選用DDA方法對(duì)滑坡啟動(dòng)和滑動(dòng)全過(guò)程進(jìn)行應(yīng)急數(shù)值模擬研究。由于DDA的計(jì)算原理在相關(guān)文獻(xiàn)[5,7,12-13,16]中已有詳細(xì)的闡述，因此這里就不再贅述。

2.1 DDA數(shù)值模型建立

2.1.1計(jì)算模型概化

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘、滑動(dòng)面現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、基巖出露情況和已有資料綜合分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)三維激光掃描非接觸式量測(cè)技術(shù)[17]，獲得王山-抓口寺滑坡地質(zhì)剖面圖，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)估計(jì)堆積方量和基巖出露情況推測(cè)原始坡面位置(圖7)。根據(jù)滑坡結(jié)構(gòu)和變形特征，滑坡基巖出露清晰，滑床上部基巖面即為滑動(dòng)面，由現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查可知滑坡滑動(dòng)原因主要為集中降雨入滲對(duì)滑體結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度參數(shù)弱化，故綜合上述情況將滑坡數(shù)值模型概化為滑體和滑床兩部分：滑床為基巖且結(jié)構(gòu)較為完整，劃分為一個(gè)塊體；滑體部分實(shí)際主要包括松散碎石土堆積層、被兩組裂隙切割破碎玄武巖巖體和厚度在0～20 cm的凝灰?guī)r層滑帶。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際滑坡滑動(dòng)和變形情況，綜合研究目的對(duì)滑坡地質(zhì)概化模型進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化，將滑體組成的碎石土、切割破碎玄武巖和凝灰?guī)r薄層滑帶簡(jiǎn)化為巖體和軟弱結(jié)構(gòu)面兩部分，而后在ANSYS中進(jìn)行網(wǎng)格剖分，導(dǎo)出節(jié)點(diǎn)和單元文件，利用自編接口程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)為DDA程序能識(shí)別的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，生成DDA數(shù)值模型(圖8)。模型中共劃分單元303個(gè)，節(jié)點(diǎn)223個(gè)，該滑坡為大型順層巖質(zhì)滑坡，為充分反映滑體力學(xué)參數(shù)和載荷條件等非結(jié)構(gòu)因素對(duì)滑坡的影響，塊體單元尺寸應(yīng)盡量均一[7]，并在滑坡體前部、中部和后部各選取監(jiān)測(cè)單元，單元編號(hào)分別為40#、11#和5#，具體見(jiàn)圖8。

圖7 滑坡地質(zhì)剖面圖[18]Fig.7 Geological profile of landslide

圖8 滑坡數(shù)值模型Fig.8 Numerical model of landslide

2.1.2參數(shù)及邊界條件

滑坡物理力學(xué)參數(shù)的取值綜合考慮兩方面因素：(1)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，經(jīng)驗(yàn)取值；(2)數(shù)值參數(shù)反演分析。物理力學(xué)參數(shù)類型的選取和取值直接關(guān)系數(shù)值計(jì)算的有效性和計(jì)算的效率。首先采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)理念[17]，選取最大位移比、結(jié)構(gòu)面黏聚力和結(jié)構(gòu)面內(nèi)摩擦角等三個(gè)因素，建立三因素四水平(L16(43))(表1)的正交試驗(yàn)。通過(guò)擬合滑坡現(xiàn)場(chǎng)滑距和滑體前緣堆積范圍及厚度，最終確定滑坡災(zāi)情發(fā)生時(shí)物理力學(xué)參數(shù)(表2)。

表1 正交試驗(yàn)參數(shù)及取值表

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)滑坡體的調(diào)查和判斷，擬合滑坡變形和標(biāo)志物運(yùn)動(dòng)情況，通過(guò)參數(shù)反演最終確定災(zāi)情發(fā)生時(shí)結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度參數(shù)取值(表2)。同時(shí)，考慮計(jì)算模型簡(jiǎn)化結(jié)果，將滑坡參數(shù)分為巖體和結(jié)構(gòu)面參數(shù)兩類。通過(guò)改變結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度參數(shù)模擬實(shí)際降雨對(duì)節(jié)理和層面等軟弱面的弱化情況，具體表1中結(jié)構(gòu)面1表示天然工況下節(jié)理和滑動(dòng)面強(qiáng)度參數(shù)取值；結(jié)構(gòu)面2表示天然+降雨工況下節(jié)理和滑動(dòng)面強(qiáng)度參數(shù)取值。

表2 滑坡力學(xué)參數(shù)取值

邊界范圍的圈定以現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查為主，以滑坡變形和直接影響范圍為主要指標(biāo)，主要考慮位移邊界條件，具體設(shè)置如下：模型的左右邊界和底部邊界設(shè)為固定邊界，上部自由邊界以模擬滑體在自重作用下的滑移。

2.2 DDA數(shù)值模擬結(jié)果分析

2.2.1穩(wěn)定性分析

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘和對(duì)比歷史資料，天然工況下結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度參數(shù)如表2所示。DDA數(shù)值程序能實(shí)現(xiàn)對(duì)滑坡關(guān)鍵塊體位移和應(yīng)力應(yīng)變的實(shí)時(shí)跟蹤，因?yàn)榛虑熬壌嬖诟?0余米的臨空面，即便在滑坡物理力學(xué)參數(shù)很大的情況下，依然可能出現(xiàn)滑體前緣塊體的局部運(yùn)動(dòng)，不利于反映滑體穩(wěn)定的真實(shí)狀況；滑體后緣塊體在形成拉裂面后也存在塊體局部穩(wěn)定的可能，亦不能真實(shí)反映滑體發(fā)生不穩(wěn)定滑動(dòng)的整個(gè)過(guò)程穩(wěn)定性系數(shù)變化，故綜合考慮滑坡現(xiàn)場(chǎng)地形和滑坡變形運(yùn)動(dòng)基本特征，選取滑體中部11#塊體為關(guān)鍵塊體較為合適，能比較真實(shí)反映滑體穩(wěn)定狀況。

天然狀態(tài)下，關(guān)鍵塊體穩(wěn)定性系數(shù)如圖9所示。初始狀態(tài)滑體穩(wěn)定性系數(shù)fs約2.4左右，在約45 s監(jiān)測(cè)時(shí)間內(nèi)，穩(wěn)定性系數(shù)由急劇降低到迅速升高到3.0，之后呈階梯式下降，fs值總體均大于1，說(shuō)明滑坡在天然0狀態(tài)整體穩(wěn)定。整個(gè)過(guò)程，滑體最大速度0.6 m/s，最大滑距0.63 m(圖10)?？傮w來(lái)看，fs的不斷減小說(shuō)明滑體天然狀態(tài)下存在緩慢蠕動(dòng)，存在滑坡隱患，在誘發(fā)因素作用下極有可能運(yùn)動(dòng)加劇。模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急調(diào)查掌握情況一致，說(shuō)明了天然狀態(tài)巖體和結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度參數(shù)取值的正確性和合理性。

圖9 天然工況11#塊體速度及穩(wěn)定性系數(shù)與時(shí)間關(guān)系曲線Fig.9 Relationship curve of 11# block about speed and stability coefficient with time in natural conditions

圖10 天然工況11#塊體滑距-時(shí)間關(guān)系曲線Fig.10 Relationship curve of 11# block about speed with time in natural conditions

降雨工況下，通過(guò)對(duì)滑體前中后部分別布置監(jiān)測(cè)塊體，對(duì)各監(jiān)測(cè)塊體的穩(wěn)定性系數(shù)、速度和運(yùn)動(dòng)距離進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)(圖11)，其中表征滑體穩(wěn)定性的11#關(guān)鍵塊體的具體布置位置見(jiàn)圖8。分析結(jié)果顯示滑坡運(yùn)動(dòng)前fs在1.5左右，滑坡啟動(dòng)后fs急劇降低，說(shuō)明滑坡進(jìn)入快速滑動(dòng)階段；在20～50 s時(shí)間范圍內(nèi)，fs出現(xiàn)振蕩上升，說(shuō)明此時(shí)滑體處于緩慢堆積停止動(dòng)態(tài)過(guò)程。從圖11中可以看出，11#關(guān)鍵塊體的穩(wěn)定性系數(shù)和速度大小的變化呈現(xiàn)此消彼長(zhǎng)的關(guān)系，很好的反映了滑坡從啟動(dòng)、滑動(dòng)到堆積停止的整個(gè)動(dòng)態(tài)發(fā)展過(guò)程。

圖11 降雨工況11#塊體速度及穩(wěn)定系數(shù)時(shí)間曲線Fig.11 Curve of speed and stability coefficient with time in rainfall condition

2.2.2結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度參數(shù)取值影響性分析

在降雨工況結(jié)構(gòu)面2參數(shù)取值前提下，利用控制變量法分別單獨(dú)研究降雨工況下結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度參數(shù)黏聚力c和內(nèi)摩擦角φ降低對(duì)滑坡滑距和速度的影響。從圖12和圖13可以看出，在0～15 s時(shí)間范圍內(nèi)滑距隨時(shí)間變化曲線基本一致，而最大滑距則與c值呈負(fù)相關(guān)；而滑體運(yùn)動(dòng)最大速度總體上隨著c值的升高而降低，同樣在初始0～10 s時(shí)間范圍內(nèi)速度-時(shí)間曲線趨勢(shì)一致，局部速度呈現(xiàn)上下一定幅度的變動(dòng)，很好的反映了實(shí)際塊體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的平移、翻轉(zhuǎn)和碰撞等運(yùn)動(dòng)形式。分析圖14和圖15結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)隨著φ值的增加，最大滑距和最大速度均不斷減小，且滑體運(yùn)動(dòng)初期滑距和速度變化情況差別明顯，說(shuō)明φ值變化對(duì)滑體影響很大，消耗滑體動(dòng)能作用明顯；此外，從圖14看出φ取0°時(shí)，在滑體達(dá)到最大滑距之后出現(xiàn)小幅度的降低，同一時(shí)間段速度出現(xiàn)負(fù)值，很好的反映了在降雨導(dǎo)致結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度參數(shù)極度弱化的情況下，滑體前緣遇對(duì)面山體阻礙發(fā)生逆沖反翹，導(dǎo)致中后部塊體發(fā)生反向運(yùn)動(dòng)堆積，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況一致。總體來(lái)看，c值變化對(duì)滑坡滑距和速度影響有限，φ值對(duì)滑體運(yùn)動(dòng)影響顯著，這一結(jié)果與葛云峰等[11]研究相同。

圖12 c值變化滑距-時(shí)間曲線Fig.12 Curve of sliding distance with time by the change of cohesion

圖13 c值變化速度-時(shí)間曲線Fig.13 Curve of speed with time by the change of cohesion

圖14 φ值變化滑距-時(shí)間曲線Fig.14 Curve of sliding distance with time by the change of angle of internal friction

圖15 φ值變化速度-時(shí)間曲線Fig.15 Curve of speed with time by the change of angle of internal friction

2.2.3滑動(dòng)過(guò)程分析

數(shù)值模擬結(jié)果顯示，模擬結(jié)果表明滑坡運(yùn)動(dòng)過(guò)程分為啟動(dòng)、快速滑動(dòng)和堆積三個(gè)階段(圖16)：?jiǎn)?dòng)階段(圖17)，由于滑體前緣10余米的臨空面，導(dǎo)致滑體前緣塊體首先發(fā)生滑動(dòng)，隨后滑體后緣出現(xiàn)拉裂面，滑體整體向前滑動(dòng)；快速滑動(dòng)階段，滑體表層塊體松動(dòng)，由前部逐漸向中后部擴(kuò)展，部分塊石飛向空中，模擬結(jié)果很好的反映了塊體飛起和下落堆積過(guò)程，布置在滑體前、中、后三個(gè)部位的監(jiān)測(cè)單元速度-時(shí)間曲線顯示滑體最大速度約在6.6 m/s；堆積階段(圖18)，滑體局部最大位移92 m左右，結(jié)合實(shí)際模擬堆積結(jié)果，滑體整體滑距約38 m，與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查滑體后緣滑距約40 m保持一致，前緣堆積厚度53 m，滑動(dòng)持續(xù)時(shí)間70 s左右。模擬滑坡變形運(yùn)動(dòng)過(guò)程與工程地質(zhì)調(diào)查機(jī)制分析結(jié)果基本一致，驗(yàn)證了滑坡概念模型的確性，有助于理解災(zāi)害發(fā)生過(guò)程及機(jī)制。

圖16 滑坡滑動(dòng)過(guò)程變形圖[18]Fig.16 Deformation pattern of landslide sliding process

圖17 降雨工況各監(jiān)測(cè)塊體滑距-時(shí)間曲線Fig.17 Curve of sliding distance with time in rainfall condition including all monitoring blocks

圖18 降雨工況各監(jiān)測(cè)塊體速度時(shí)間曲線Fig.18 Curve of speed with time in rainfall condition including all monitoring blocks

3 結(jié) 論

(1)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)王山-抓口寺滑坡中下部玄武巖體在被發(fā)育的X型節(jié)理切割和地震共同作用下結(jié)構(gòu)破碎，滑坡裂隙發(fā)育且張開(kāi)度好，降雨入滲導(dǎo)致滑坡結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度參數(shù)嚴(yán)重弱化為滑體滑動(dòng)過(guò)程的控制性影響因素，局部出露泥化頁(yè)巖層面，滑床上部出露基巖面即為滑坡整體滑動(dòng)面；且滑體兩側(cè)發(fā)育大量沖溝有利于雨水側(cè)向入滲，加速滑坡變形；此外，滑坡前緣高達(dá)十余米的陡坎，提供了絕佳的臨空條件，在上述幾種因素的共同作用下，滑體發(fā)生以“強(qiáng)降雨-入滲-巖體軟化-推拉”破壞模式為主的典型滑移-拉裂順層巖質(zhì)滑坡滑動(dòng)。

(2)綜合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查和數(shù)值模擬結(jié)果，通過(guò)對(duì)比分析滑坡滑動(dòng)過(guò)程和堆積狀況，可以發(fā)現(xiàn)對(duì)滑體包含碎石土、節(jié)理切割破碎玄武巖和薄層凝灰?guī)r滑帶簡(jiǎn)化為巖體和結(jié)構(gòu)面兩部分符合客觀實(shí)際，達(dá)到了預(yù)期目的。

(3)結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度參數(shù)取值的影響性分析顯示內(nèi)摩擦角φ和黏聚力值c的大小與滑坡滑距和最大滑速呈負(fù)相關(guān)，且內(nèi)摩擦角φ對(duì)災(zāi)害體位移和速度影響顯著，消耗滑坡動(dòng)能作用明顯，相同條件下黏聚力則不明顯。

(4)天然狀態(tài)滑坡整體基本穩(wěn)定，但滑體部分塊體發(fā)生緩慢蠕動(dòng)，存在安全隱患；滑坡在降雨誘發(fā)下發(fā)生滑動(dòng)，滑動(dòng)過(guò)程中最大速度6.6 m/s，滑體整體滑距38 m，滑體前緣堆積厚度53 m，持續(xù)時(shí)間70 s左右，模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查基本一致。